Balancing Activity and Selectivity in Two‐Electron Oxygen Reduction through First Coordination Shell Engineering in Cobalt Single Atom Catalysts

催化作用 选择性 化学 过氧化氢 电化学 吸附 密度泛函理论 氧气 无机化学 物理化学 计算化学 有机化学 电极
作者
Kai Sun,Ruihu Lu,Yuge Liu,J. K. G. Webb,Muhammad Hanif,Yufei Zhao,Ziyun Wang,Geoffrey I. N. Waterhouse
出处
期刊:Angewandte Chemie [Wiley]
卷期号:64 (5): e202416070-e202416070 被引量:29
标识
DOI:10.1002/anie.202416070
摘要

Abstract The electrochemical two‐electron oxygen reduction reaction (2e − ORR) offers a potentially cost‐effective and eco‐friendly route for the production of hydrogen peroxide (H 2 O 2 ). However, the competing 4e − ORR that converts oxygen to water limits the selectivity towards hydrogen peroxide. Accordingly, achieving highly selective H 2 O 2 production under low voltage conditions remains challenging. Herein, guided by first‐principles density functional theory (DFT) calculations, we show that modulation the first coordination sphere in Co single atom catalysts (Co−N−C catalysts with Co‐N x O 4‐x sites), specifically the replacement of Co−N bonds with Co−O bonds, can weaken the *OOH adsorption strength to boost the selectivity towards H 2 O 2 (albeit with a slight decrease in ORR activity). Further, by synthesizing a series of N‐doped carbon‐supported catalysts with Co‐N x O 4‐x active sites, we were able to validate the DFT findings and explore the trade‐off between catalytic activity and selectivity for 2e − ORR. A catalyst with trans ‐Co‐N 2 O 2 sites exhibited excellent catalytic activity and H 2 O 2 selectivity, affording a H 2 O 2 production rate of 12.86 and an half‐cell energy‐efficiency of 0.07 during a 100‐hours H 2 O 2 production test in a flow‐cell.
最长约 10秒,即可获得该文献文件

科研通智能强力驱动
Strongly Powered by AbleSci AI
科研通是完全免费的文献互助平台,具备全网最快的应助速度,最高的求助完成率。 对每一个文献求助,科研通都将尽心尽力,给求助人一个满意的交代。
实时播报
刚刚
听你说发布了新的文献求助10
刚刚
吃茶去发布了新的文献求助10
2秒前
Mr权发布了新的文献求助30
2秒前
北海舰长完成签到,获得积分10
4秒前
勿忘9451发布了新的文献求助10
4秒前
T1unkillable发布了新的文献求助10
4秒前
4秒前
111完成签到,获得积分10
5秒前
KDC发布了新的文献求助10
5秒前
坚定若雁发布了新的文献求助10
6秒前
明理的若男关注了科研通微信公众号
6秒前
大知闲闲应助胡嘻嘻采纳,获得10
6秒前
bella1201完成签到,获得积分10
6秒前
星辰大海应助natus采纳,获得10
7秒前
7秒前
7秒前
草莓大恐龙完成签到,获得积分10
7秒前
你好发布了新的文献求助10
8秒前
李爱国应助47采纳,获得10
8秒前
Danayyy发布了新的文献求助30
8秒前
hhhhn完成签到,获得积分10
8秒前
万能图书馆应助lkk采纳,获得10
10秒前
李细胞发布了新的文献求助10
10秒前
11秒前
YEZI完成签到 ,获得积分10
11秒前
12秒前
lumi应助ssr在远道采纳,获得10
12秒前
12345发布了新的文献求助10
13秒前
14秒前
111关注了科研通微信公众号
15秒前
15秒前
情怀应助Mny采纳,获得10
15秒前
15秒前
CipherSage应助kkkkk采纳,获得10
16秒前
坚定若雁完成签到,获得积分20
16秒前
17秒前
17秒前
潇洒黑夜完成签到,获得积分10
17秒前
evidzeal发布了新的文献求助10
17秒前
高分求助中
APA handbook of comparative psychology: Basic concepts, methods, neural substrate, and behavior 1000
Matrix Methods in Data Mining and Pattern Recognition Second Edition 510
The fast track to determining transfer functions of linear circuits: The student guide 500
Römisch-Germanische Forschungen 500
Electric machines: theory, operating applications, and controls 500
The Analytical and Numerical Solution of Electric and Magnetic Fields 500
When Is Two-Stage Sample Robust Optimization Asymptotically Optimal? 500
热门求助领域 (近24小时)
化学 材料科学 医学 生物 纳米技术 工程类 有机化学 化学工程 生物化学 计算机科学 内科学 物理 复合材料 催化作用 细胞生物学 无机化学 光电子学 物理化学 电极 基因
热门帖子
关注 科研通微信公众号,转发送积分 7602586
求助须知:如何正确求助?哪些是违规求助? 9178773
关于积分的说明 19656313
捐赠科研通 7178190
什么是DOI,文献DOI怎么找? 3269076
关于科研通互助平台的介绍 2433267
邀请新用户注册赠送积分活动 2262925